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  • 动态随机存储器的刷新

    千次阅读 2020-10-19 18:14:38
    前面提到了动态随机存取器DRAM的电荷只能维持2ms,那么该以怎么样的方式使其保持状态稳定呢 需要解决的问题是,多久才能保证每个存储单元都在2ms内全部都被刷新,需要思考下面几个问题 多久刷新一次 每次刷新多少个...

    以下内容来自于哔哩哔哩视频网站的王道论坛的计算机组成原理视频教程,如有侵权,请联系我删除掉

    遇到的问题

    前面提到了动态随机存取器DRAM的电荷只能维持2ms,那么该以怎么样的方式使其保持状态稳定呢

    需要解决的问题是

    要想在2ms内,存储器上面的所有的存储单元都被刷新到,需要思考下面几个问题

    • 多久刷新一次
    • 每次刷新多少个存储单元
    • 如何刷新
    • 在什么时刻刷新

    模型图

    在这里插入图片描述

    为什么要采用行地址和列地址的组合模式

    通过前面的分析可以知道,如果输入到译码器的地址线有n根,那么存储体内就有2n根选通线来对应存储单元,采用了行列地址模式之后,需要的是2n/2+2n/2根线。大大减少了布线的复杂性和选通线的数量,以8个地址线为例,如果采用简单模型,则需要256根线,而采用了行列地址模式,则只需要32根选通线。
    关于刷新,是有硬件支持为基础的,就是读取一行的信息然后重新写入,这个过程占用的是一个读/写周期。
    接下来看如果行列地址的时候,可用的三个刷新策略
    以下是一个行列为128*128的地址,读写周期为0.5微秒的存储器的例子,先换算以下时间单位
    1 m s = 1000 u s 1ms=1000us 1ms=1000us, 2 m s = 2000 u s 2ms=2000us 2ms=2000us

    • 每次读写完,都刷新一行

    存在的问题是有的行可能会被刷新多次

    此时每次读写完占用了0.5us,然后又利用了0.5us进行刷新,也就是说一个存储周期用了1us,那么2ms内就有2000个周期,也就是是说每行都被刷新了2000次,这显然对性能是一种浪费

    • 2ms内集中安排时间全部刷新

    存在的问题是存在一个较长的死区,这段时间无法访问存储器

    此时前面的一段时间时间专门用来读写操作,后面一定要留下充足的时间来对所有的行进行集中刷新,因为一共有128行,那么集中刷新的时间就是128*0.5us,也就是64us来刷新,这64us是死区,无法访问存储器,这个死区可能用无法忍受的

    • 2ms每行刷新一次即可

    目前存储器采用的就是这种策略

    如果在2ms内128行只需要刷新一次,那么就把2ms分割成128个周期,每个周期分别刷新一次就可以了,2ms/128=15.6us,那么在每个15.6us的末端只要留下0.5us进行刷新,前面的时间都用来读写操作即可
    特别说明: 不论是哪一种刷新策略,在死区都是无法访问存储器的

    在这里插入图片描述

    展开全文
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  • 行业分类-设备装置-一种动态随机存储器的高速写操作方法.zip
  • 行业分类-嵌入式设备-嵌入式动态随机存储器的制造方法.zip
  • 行业分类-设备装置-改善动态随机存储器行锤现象的半导体结构及其制作方法.zip
  • 行业分类-嵌入式设备-具有嵌入闪存存储器的动态随机存储器元件及其制作方法.zip
  • 电信设备-基于双倍速率同步动态随机存储器接口的通信系统及方法.zip
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    一、前言
    我们都知道,动态随机存储器DRAM的基本单元电路是由一个mos管和一个电容器组成。(不知道的,可以看我的上一篇博文看看结构图),我们又知道电容会随着时间的流逝,而逐渐掉电(这个是电容的物理性质),那如果电容全部掉完电了,存储在存储器的信息是不是就没了呢?对于这个问题,我们是如何解决的呢?于是我们引出了刷新的概念。大家如果对计算机组成原理感兴趣的话,可以去听一听中国大学MOOC的计算机组织与结构,这一门课,它是由大连理工大学的赖老师讲的,挺不错的。我博客中有关计算机组成原理的图都是从他的PPT盗的,希望老师不要怪罪我盗图哦。。
    二、内容
    集中刷新
    集中刷新

    分散刷新
    分散刷新

    异步刷新
    异步刷新
    三、集中式刷新、分散刷新、异步刷新的区别
    集中式刷新:
    在一个刷新周期内,利用一段固定时间,依次对存储矩阵的所有行逐一刷新,在此期间停止对存储器的读/写操作;
    存在死区时间,会影响CPU的访存操作;
    分散式刷新:
    将每个系统工作周期分为两部分,前半部分用于DRAM读/写/保持,后半部分用于刷新存储器的一行;
    系统存取时间延长一倍,导致系统变慢;
    异步式刷新:
    在一个刷新周期内,分散地刷新存储器的所有行;
    既不会产生明显的读写停顿,也不会延长系统的存取周期;

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  • 一般计算机系统所使用的随机存取内存主要包括动态与静态随机存取内存两种,差异在于DRAM需要由存储器控制电路按一定周期...DRAM即是动态随机存储器,动态随机存储器采用动态存储单元的随机存储器,简称DRAM或是动态RA...

    一般计算机系统所使用的随机存取内存主要包括动态与静态随机存取内存两种,差异在于DRAM需要由存储器控制电路按一定周期对存储器刷新,才能维系数据保存,SRAM的数据则不需要刷新过程,在上电期间数据不会丢失。

    SRAM是一种具有静止存取功能内存的静态随机存储器,不需要进行刷新电路便能保存它内部存储的数据。

    DRAM即是动态随机存储器,动态随机存储器采用动态存储单元的随机存储器,简称DRAM或是动态RAM。

    SRAM则不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。而DRAM每隔一段时间,要刷新充电一次,否则内部的数据即刻会消失,因此SRAM具有相对较高的性能,但是SRAM也有缺点,即它的集成度较低,功耗较DRAM大 ,相同容量的DRAM的内存可以设计为比较小的体积,但是SRAM却需要很大的体积才可以。同样面积的硅片可以做出更大容量的DRAM,因此SRAM显得更贵。

    SRAM是比DRAM更为昂贵,但更为快速、低功耗(仅空闲状态)。因此SRAM首选用于带宽要求高。SRAM比起DRAM更为容易控制,也更是随机访问。由于复杂的内部结构,SRAM比DRAM的占用面积更大,因而不适合用于更高储存密度低成本的应用,如PC内存。

    时钟频率与功耗
    SRAM功耗取决于它的访问频率。如果用高频率访问SRAM,其功耗比DRAM大得多。有的SRAM在全带宽时功耗达到几个瓦特量级。另一方面SRAM如果用于温和的时钟频率的微处理器,其功耗将非常小,在空闲状态时功耗可以忽略不计—几个微瓦特级别。

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  • 随机存储器:SRAM、DRAM、SDRAM的区别

    千次阅读 2018-12-28 22:43:12
    DRAM:英文全称’Dynamic RAM’,翻译成中文就是’动态随机存储器’。 SSRAM :英文全称‘Synchronous Static Random Access Memory’,翻译成中文就是同步静态随机存储器。 SDRAM:英文全称’Synchronous D...

    首先我们要明确这三种存储器的中文名字:

    SRAM:英文全称’Static RAM’,翻译成中文就是’静态随机存储器’。

    DRAM:英文全称’Dynamic RAM’,翻译成中文就是’动态随机存储器’。

    SSRAM :英文全称‘Synchronous Static Random Access Memory’,翻译成中文就是同步静态随机存储器

    SDRAM:英文全称’Synchronous DRAM’,翻译成中文就是’同步动态随机存储器

     

    他们的特点分别如下:

    SRAM : 静态RAM,不用刷新,容量小

    DRAM: 动态RAM,需要刷新,容量大。 

    SSRAM :同步静态RAM,不用刷新,速度快,容量小。

    SDRAM :同步动态RAM,需要刷新,速度快,容量大。 

    SSRAM和SDRAM其实就是一种升级版的SRAM和DRAM,工作需要同步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准。我们电脑里常用的内存条即为SDRAM存储器,第一代SDR SDRAM,第二代DDR SDRAM,第三代DDR2 SDRAM,第四代DDR3 SDRAM,第五代,DDR4 SDRAM。目前可以方便买到的SSRAM最大容量是8Mb/片,最大工作速度是166MHz;可以方便买到的SDRAM最大容量是128Mb/片,最大工作速度是133MHz。 

    SSRAM和SDRAM的工作原理与SRAM、DRAM基本相同,因此我们不做过多了解。

     

    SRAM与DRAM的存储原理:

    SRAM中的每一位均存储在四个晶体管当中,这四个晶体管组成了两个交叉耦合反向器。这个存储单元具有两个稳定状态,通常表示为0和1。另外还需要两个访问晶体管用于控制读或写操作过程中存储单元的访问。因此,一个存储位通常需要六个MOSFET。对称的电路结构使得SRAM的访问速度要快于DRAM。SRAM比DRAM访问速度快的另外一个原因是SRAM可以一次接收所有的地址位,而DRAM则使用行地址和列地址复用的结构。 

    DRAM的结构可谓是简单高效,每一个bit只需要一个晶体管另加一个电容。但是电容不可避免的存在漏电现象,如果电荷不足会导致数据出错,因此电容必须被周期性的刷新(预充电),这也是DRAM的一大特点。而且电容的充放电需要一个过程,刷新频率不可能无限提升(频障),这就导致DRAM的频率很容易达到上限,即便有先进工艺的支持也收效甚微。

    SRAM与DRAM的区别
      前面介绍了SRAM和DRAM,区别也是显而易见,现总结梳理一下。

      1、原理上的不同,SRAM原理是双稳态触发器,DRAM是栅极电容上的电荷;原理的不同导致SRAM不用刷新,DRAM要刷新。

      2、DRAM采用地址复用,SRAM不是。具体原因是这样的,存储芯片上的内容不是我们想象中的那样,一个地址对应一个存储单元,然后它们按照一维那样子顺序排列下去,它是个二维的存储矩阵,之前的存储芯片基本结构也提到了,所以它芯片内部寻址的时候是分行和列去找的,对于SRAM,它将行列直接传入进去找到相应存储单元,但是DRAM通常用作内存而不是Cache,它需要比Cache更大的容量而不是速度,所以在容量大的情况下,它的芯片内行数和列数也多,要一起传入岂不是要很多根地址线,这是不划算的,所以用地址复用,行和列分别传入。

      这是我觉得比较重要的两个区别,二者的区别还有很多,直接上个表来看:

    展开全文
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